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1장 실험목적
2장 이론
3장 실험 방법
4장 실험 결과
5장 실험 결과 분석
6장 토의
7장 결론
#7.signal processing &
lock-in amplifier 결과 레포트 실험목적
lock-in amplifier의 필요성을 알고 원리를 이해하여 실험에 활용한다.
이론
1) lock-in amplifier
-lock-in: 입력된 신호 중에서 특정 신호만을 측정
-amplifier: 입력 신호보다 출력 신호(dc)을 크게 증폭해서 출력
-lock-in amplifier는 여러 가지 간섭에 의한 잡음과 같은 원치 않는 신호를 제거하는 장치이다. 이를 이용하면 파동의 정확도를 높일 수 있다
즉 신호 대 잡음 비(signal-to-noise)를 향상시킬 수 있다. 신호는 하나의 주파수(frequency)만을 갖지만 노이즈는 다양한 주파수를 갖기 때문에 구분할 수 있다
2) filtering
-high-pass filter: 높은 주파수신호만 통과시킴.
-low-pass filter: 낮은 주파수신호만 통과시킴.
-band-pass filter: 특정 주파수신호만 통과시킴.
3) 신호 대 잡음 비를 향상 시키는 방법
① discrete averaging
실험에서 원하는 측정값을 정확히 하기 위해서 이때까지는 같은 값을 여러 번 측정하여 그 값들의 평균값을 이용하였다. 예를 들어, 사방으로 방사되는 형광(fluorescence)을 광 검출기로 측정하려고 한다고 하자
광 검출기로부터 dc전압이 생성되고 증폭기를 거쳐서 그 값을 전압계로 읽을 수 있다. 하지만 이 때 광 검출기로부터 백그라운드신호가 흘러나오고 이 값도 측정된다
즉 우리가 원하는 값 이외의 값도 측정되게 되는데 이럴 경우 discrete averaging을 할 수 있다. 몇 회에 걸쳐 셔터를 닫았을 때와 셔터를 열었을 때의 voltage를 측정하고 평균을 취하면 두 값의 차이가 바로 백그라운드 신호가 된다
잡음비는 다음과 같다.
따라서 신호 대 잡음 비는 측정횟수의 제곱근만큼 증가한다. 측정시각 τ에 n회 측정을 하고 측정시간이 t만큼 걸렸다면 tnτ 이다
따라서 신호 대 잡음 비는 이다. 결국 총 측정시간의 제곱근에 비례한다 (이하 생략)
